AT507598B1 - DEVICE FOR REPLACEABLE TOOLS - Google Patents
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Description
österreichisches Patentamt AT507 598B1 2012-03-15Austrian Patent Office AT507 598B1 2012-03-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum auswechselbaren Aufnehmen von Werkzeugen an einem Werkzeugmanipulator, insbesondere einem Baggerausleger, oder an einem Fahrzeug, mit einem manipulatorseitigen Schnellwechsler zum Greifen wenigstens eines werkzeugseitigen Halters, insbesondere wenigstens zweier dem Werkzeug zugeordneter und mit Abstand zueinander angeordneter Halter, wobei der Schnellwechsler Aufnahmen für die Halter und einen mit einem, einen Zylinder und einen Kolben umfassenden, Stelltrieb in einer dem Schnellwechslerrahmen zugehörigen Führung zwischen einer Freigabe- und einer Verriegelungslage verlagerbaren Riegel umfasst, der in seiner Verriegelungslage mit einem vorzugsweise federbelasteten Sicherungselement sicherbar ist und wenigstens einen Halter hintergreift und das jeweilige Werkzeug in den Aufnahmen sichert.Description: The invention relates to a device for interchangeably receiving tools on a tool manipulator, in particular an excavator boom, or on a vehicle, having a manipulator-side quick coupler for gripping at least one tool-side holder, in particular at least two holders assigned to the tool and arranged at a distance from each other in which the quick coupler comprises receptacles for the holders and an actuator, comprising a cylinder and a piston, displaceable in a guide associated with the quick coupler frame between a release and a locking position, which is securable in its locking position with a preferably spring-loaded securing element and at least one holder engages behind and secures the respective tool in the recordings.
[0002] Der Hauptzweck derartiger und beispielsweise aus der WO 1998/046835 A1 bekannter und üblicherweise im Bauwesen eingesetzter Vorrichtungen liegt darin, ein als Werkzeug dienendes Arbeitsgerät gegebenenfalls ohne großen Zeitaufwand wechseln zu können. Ein Austausch dieser Werkzeuge, wie diverse Löffel, Bohrer, Kippschaufeln, Stemmmeißel, Fräser od. dgl. mehr, ist oft sogar mehrmals täglich erforderlich. Derartige Vorrichtungen zur auswechselbaren Aufnahme von Werkzeugen müssen zudem äußerst robust ausgebildet sein, da die gesamten Bearbeitungskräfte über den Schnellwechsler abzutragen sind (KR 2003-0030432 A, EP 1 138 833 A1, WO 2007/068043 A1, US 2002/0071754 A1). Zur Sicherung des Riegels ist es bekannt, im Schnellwechslerrahmen ein federbelastetes Sicherungselement vorzusehen, das den Riegel in der Verriegelungslage hintergreift oder verrastet.The main purpose of such known and, for example, from WO 1998/046835 A1 known and commonly used in construction devices is to be able to change a tool serving as a tool, if necessary, without much time. An exchange of these tools, such as various spoons, drills, tilting blades, chisel, cutter od. Like. More, is often required even several times a day. Such devices for interchangeable recording of tools must also be designed to be extremely robust, since the entire machining forces are removed via the quick coupler (KR 2003-0030432 A, EP 1 138 833 A1, WO 2007/068043 A1, US 2002/0071754 A1). To secure the bolt, it is known to provide a spring-loaded locking element in the quick coupler frame, which engages behind the bolt in the locking position or locked.
[0003] Aus der AT 410 333 B ist ein alternativer Schnellwechsler bekannt, mit dem an einer Baggerschaufel mit Abstand parallel zueinander ausgerichtete Haltebolzen gegriffen werden können. Diese Haltebolzen sind von am Schnellwechsler vorgesehenen Aufnahmen erfassbar, in welche die Haltebolzen ersetzbar sind. Einer der beiden in die Aufnahme eingesetzten Haltebolzen ist dann mit einem Riegel derart umgreifbar, dass das Werkzeug in der Verriegelungslage des Riegels unverlierbar in den Aufnahmen gehalten wird. Ein Verlagern des Riegels aus seiner Freigabe in seine Klemmstellung erfolgt dabei mittels einer Zylinderkolbeneinrichtung. Nachteilig ist bei dieser Konstruktion insbesondere, dass es aufgrund der Riegel - Stelltriebanordnung im Betrieb des Schnellwechslers durch Verschmutzungen in der Führung od. dgl. zu einem Verkanten des Riegels in der Führung kommen kann, was einen störungsfreien Betrieb der Vorrichtung behindert. Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der DE 10 2006 049 059 A1 bekannt, bei der der Riegel in seiner Verriegelungslage in eine am Werkzeug vorgesehene Verriegelungslasche eingreift. Dieser Vorrichtung ist allerdings insbesondere der Nachteil zueigen, dass mit ihr keine Standardwerkzeuge gegriffen werden können, die lediglich zwei mit Abstand zueinander angeordnete Haltebolzen umfassen, womit auf teure Spezialwerkzeuge zurückgegriffen werden muss.From AT 410 333 B, an alternative quick coupler is known, with the aid of a bucket at a distance parallel aligned retaining bolts can be used. These retaining bolts are detected by provided on the quick coupler recordings, in which the retaining bolts are replaceable. One of the two retaining bolts used in the recording is then umgreifbar with a latch that the tool is held captive in the locking position of the bolt in the recordings. A displacement of the bolt from its release in its clamping position takes place by means of a cylinder piston device. A disadvantage of this construction in particular, that od due to the locking - actuator assembly during operation of the quick coupler by contamination in the guide. Like. Can lead to tilting of the bolt in the guide, which hinders trouble-free operation of the device. A similar device is also known from DE 10 2006 049 059 A1, in which the bolt engages in its locking position in a tool provided on the locking tab. However, this device is in particular the disadvantage inherent that with her no standard tools can be used, which include only two spaced-apart retaining bolts, which must be resorted to expensive special tools.
[0004] Eine weitere Möglichkeit Standardwerkzeuge mit einem Schnellwechsler verwenden zu können besteht darin (DE 41 02 370 A1), den Schnellwechsler mit vier in Form von Kolben ausgebildeten Haltebolzen auszustatten, die mittels eines pneumatischen Antriebes in die entsprechenden Aufnahmeöffnungen des Werkzeuges einschiebbar sind, wobei die vier in die vier Aufnahmeöffnungen eingesetzten Kolben in diesem Fall die beiden Haltebolzen ersetzen. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung insbesondere, dass ein rasches Wechseln oft nur schwer möglich ist, da das Einfädeln der Haltebolzen in die Aufnahmelaschen erhebliches Geschick erfordert. Weiters sind Schnellwechseleinrichtungen bekannt, die zugleich einen Schnellverschluss für Hydraulikleitungen umfassen (DE 10 2005 027 807 A1). Damit kann neben einem Greifen des Werkzeuges zugleich eine Versorgung des Werkzeuges mit Hydraulikenergie durch Ankuppeln eines Bündels von Hydraulikleitungen sichergestellt werden. Üblicherweise wird der Riegel hydraulisch oder pneumatisch in seiner Verriegelungslage gehalten. Den Vorrichtungen der vier letztgenannten Druckschriften ist der Nachteil zueigen, dass bei einem Ausfall des Stelltriebes, beispielsweise der Hydraulik keine ausreichende Sicherung des Werkzeuges in den Aufnahmen gewährleistet ist. 1 /8 österreichisches Patentamt AT507 598 B1 2012-03-15 [0005] Ausgehend von Vorrichtungen der vorgeschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schnellverschluss zum auswechselbaren Aufnehmen von Werkzeugen anzugeben, der möglichst einfach und robust aufgebaut ist, ein automatisiertes Greifen von Werkzeugen mit einer, beispielsweise zwei mit Abstand zueinander angeordneten Haltebolzen umfassenden, Kupplung ermöglicht, und der für den Fall eines Ausfalls des Stelltriebes, beispielsweise der Hydraulik, eine ausreichende Sicherung des Werkzeuges in den Aufnahmen der Kupplung gewährleistet.Another way to use standard tools with a quick coupler is (DE 41 02 370 A1) to equip the quick coupler with four trained in the form of piston retaining bolts which are inserted by means of a pneumatic drive in the corresponding receiving openings of the tool, said replace the four pistons used in the four receiving openings in this case, the two retaining bolts. A disadvantage of this device in particular that a quick change is often difficult, since the threading of the retaining bolts in the receiving lugs requires considerable skill. Furthermore, quick-change devices are known which at the same time comprise a quick-action closure for hydraulic lines (DE 10 2005 027 807 A1). Thus, in addition to a gripping of the tool at the same time a supply of the tool with hydraulic energy can be ensured by coupling a bundle of hydraulic lines. Usually, the latch is hydraulically or pneumatically held in its locking position. The devices of the four latter publications is the disadvantage inherent in that in case of failure of the actuator, for example, the hydraulic sufficient securing of the tool is not guaranteed in the recordings. Starting from devices of the above-described type, the invention has for its object to provide a quick release for interchangeable recording of tools, which is constructed as simple and robust, an automated gripping of Tools with one, for example, two spaced-apart retaining bolts comprehensive, coupling allows, and ensures sufficient in the event of failure of the actuator, for example, the hydraulic, a sufficient backup of the tool in the recordings of the clutch.
[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Sicherungselement im Riegel angeordnet ist, wobei das Sicherungselement den Riegel in seiner Verriegelungslage mit dem Schnellwechslerrahmen verrastet und wobei der Riegel alle zur Ansteuerung des Stelltriebs erforderlichen Leitungen und wenigstens ein Ventil aufnimmt.The invention solves this problem in that the securing element is arranged in the bolt, wherein the securing element locks the bolt in its locking position with the quick coupler frame and wherein the bolt takes all the lines required for driving the actuator and at least one valve.
[0007] Um bei einem Hydraulikausfall ein Lösen des Riegels zu vermeiden, ist üblicherweise in der Rückleitung ein Ventil angeordnet, welches einen Druckverlust und somit ein ungewolltes Lösen des Riegels vermeiden soll. Um für den Fall, dass dieses Ventil nicht die erforderliche Dichtheit aufweist dennoch ein ungewolltes Lösen des Riegels sicher vermeiden zu können, ist im Riegel ein vorzugsweise federbelastetes Sicherungselement angeordnet, das den Riegel in seiner Verriegelungslage mit dem Schnellwechslerrahmen verrastet, bzw. das den Riegel und den Schnellwechselrahmen in Verriegelungslage des Riegels schubfest miteinander verbindet. Rastet das Sicherungselement in der Verriegelungslage des Riegels in eine entsprechende Ausnehmung am Schnellwechselrahmen ein, ist neben der hydraulischen Sicherung zudem eine mechanische Sicherung gegeben, die bei einem Hydraulikausfall auch stets ein sicheres Verbleiben des Werkzeuges in den Aufnahmen des Schnellwechslers sicherstellt. Damit wird der Riegel in einfacher Weise in einer Verschiebe- oder Drehführung gegenüber dem Schnellwechslerrahmen verrastet.In order to avoid loosening of the bolt at a hydraulic failure, a valve is usually arranged in the return line, which should avoid a pressure drop and thus accidental release of the bolt. In order to be able to safely avoid unintentional release of the bolt in the event that this valve does not have the required tightness, a preferably spring-loaded securing element is arranged in the latch, which locks the latch in its locking position with the quick coupler frame, or the latch and connects the quick-change frame in the locking position of the bolt shear-resistant together. Latches the fuse element in the locking position of the bolt in a corresponding recess on the quick-change frame, in addition to the hydraulic backup is also given a mechanical assurance that always ensures a safe failure of the tool in the recordings of the quick coupler in a hydraulic failure. Thus, the bolt is locked in a simple manner in a sliding or rotating guide relative to the quick coupler frame.
[0008] Besonders robuste Konstruktionsverhältnisse ergeben sich dadurch, dass im Riegel alle zur Ansteuerung des Stelltriebs erforderlichen Leitungen und wenigstens ein Ventil, insbesondere ein entsperrbares Rückschlagventil, ein Lasthalteventil oder ein Sperrventil, vorgesehen sind.Particularly robust construction conditions result from the fact that in the bolt all necessary to control the actuator lines and at least one valve, in particular a pilot-operated check valve, a load-holding valve or a check valve, are provided.
[0009] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist der Zylinder des Stelltriebes zumindest größtenteils im Riegel angeordnet und greift der einerends in den Zylinder eingesetzte Kolben andernends am Schnellwechslerrahmen an. Dadurch, dass der Zylinder des Stelltriebes zumindest größtenteils im Riegel angeordnet ist, erhöht sich die Riegelhöhe bzw. ist der Zylinder bestmöglich gegenüber Außeneinwirkungen geschützt. Da der in den Zylinder eingesetzte Kolben zudem andernends am Schnellwechslerrahmen angreift, kann die für das Verlagern des Riegels aus der Verriegelungslage in seine Freigabelage erforderliche Hubhöhe bei besonders geringer Baugröße realisiert werden. Durch die kurze freie Kolben-bzw. Kolbenstangenlänge wird die Kipp- und somit Klemmneigung des Riegels in der Führung noch weiter verringert.According to an advantageous embodiment variant of the invention, the cylinder of the actuator is at least for the most part arranged in the bolt and engages the one end of the cylinder used in the other hand piston on the quick coupler frame. The fact that the cylinder of the actuator is at least largely arranged in the bolt increases the height of the bolt or the cylinder is best protected against external influences. Since the piston inserted into the cylinder also acts on the quick coupler frame at the other end, the lifting height required for displacing the latch from the locking position into its release position can be realized with a particularly small overall size. Due to the short free piston or. Piston rod length, the tilting and thus clamping tendency of the bolt in the guide is further reduced.
[0010] Grundsätzlich ist es für den Fall, dass der Stelltrieb eine gegen Federkraft verlagerbare Kolben- Zylinderanordnung umfasst, ausreichend, am Riegel lediglich einen Anschluss für eine über den Werkzeugmanipulator führende Steuerleitung vorzusehen. Soll der Riegel allerdings aktiv, also beispielsweise mittels Hydraulik zwischen Freigabe- und Verriegelungslage verlagerbar sein, sind am Riegel wenigstens zwei Anschlüsse für über den Werkzeugmanipulator führende Steuerleitungen vorzusehen. Bei entsprechender Energiebeaufschlagung eines dieser beiden Anschlüsse kann der Kolben wechselweise in seine Verriegelungslage bzw. Freigabelage verschoben werden. Die Anbindung erfolgt dabei in üblicher Weise über an die Hydraulikanlage des Fahrzeuges angeschlossene Hydraulikleitungen.In principle, it is sufficient for the case that the actuator includes a displaceable against spring force piston-cylinder assembly, only provide a connection for a leading via the tool manipulator control line on the bolt. However, if the bolt is to be active, that is to say displaced, for example, by means of hydraulics between the release and locking positions, at least two connections for control lines leading via the tool manipulator are to be provided on the bolt. With appropriate energization of one of these two connections, the piston can be moved alternately into its locking position or release position. The connection is made in the usual way via connected to the hydraulic system of the vehicle hydraulic lines.
[0011] Dazu ist im Riegel vorzugsweise eine einen Anschluss mit dem Zylinder verbindende Leitung zum Verlagern des Riegels in seine Verriegelungslage vorgesehen, wobei in der Leitung ein Ventil, insbesondere ein entsperrbares Rückschlagventil, ein Lasthalteventil oder ein Sperrventil, angeordnet ist. Besagte Leitungen sind insbesondere im Riegel vorgesehene Bohrungen, die gegebenenfalls das Ventil in einer Ausnehmung auswechselbar und leicht wartbar 2/8 österreichisches Patentamt AT507 598 B1 2012-03-15 aufnehmen. Eine weitere Leitung im Riegel verbindet den anderen Anschluss mit dem Zylinder zum Verlagern des Riegels in seine Freigabestellung, wobei an diese Leitung wenigstens eine Steuerleitung zum Lösen des Sicherungselements und zum Lösen des entsperrbaren Rückschlagventils anschließt. Wird die entsprechende Hydraulikleitung von einem Bediener der Vorrichtung derart betätigt, dass der Riegel aus seiner Verriegelungslage in seine Freigabelage verlagert wird, wird vom aufgeprägten Steuerdruck zunächst das Sicherungselement entriegelt, also die schubfeste bzw. drehfeste Verbindung zwischen Riegel und Schnellwechselrahmen gelöst und das entsperrbare Rückschlagventil umgangen oder ebenfalls gelöst, wonach der Riegel mit dem Stelltrieb aus seiner Verriegelungslage in seine Freigabelage verlagert wird und die Aufnahmen bzw. das Werkzeug freigibt.For this purpose, a connecting line with the cylinder is preferably provided in the bolt for displacing the bolt in its locking position, wherein in the line a valve, in particular a pilot-operated check valve, a load-holding valve or a check valve, is arranged. Said lines are in particular provided in the bolt holes, which optionally the valve in a recess interchangeable and easy to maintain take 2/8 Austrian Patent Office AT507 598 B1 2012-03-15. Another line in the bolt connects the other terminal to the cylinder for displacing the bolt into its release position, wherein at least one control line for releasing the securing element and for releasing the pilot-operated check valve adjoins this line. If the corresponding hydraulic line is actuated by an operator of the device such that the bolt is displaced from its locking position into its release position, the securing element is first unlocked by the impressed control pressure, ie the thrust-resistant or rotationally fixed connection between the latch and the quick-change frame is released and the unlockable check valve bypassed or also solved, after which the bolt is displaced with the actuator from its locking position to its release position and releases the recordings or the tool.
[0012] In einer alternativen Ausgestaltungsvariante könnte der Riegel mittels Federkraft in seine Verriegelungslage verlagert werden, wobei ein Lösen des Riegels über eine einen Anschluss mit dem Zylinder verbindende Leitung zum Verlagern des Riegels in seine Freigabestellung erfolgt, an welche Leitung wenigstens eine Steuerleitung zum Lösen des federbelasteten Sicherungselementes angeschlossen ist. Wird die entsprechende Hydraulikleitung von einem Bediener der Vorrichtung derart betätigt, dass der Riegel aus seiner Verriegelungslage in seine Freigabelage verlagert wird, wird vom aufgeprägten Steuerdruck zunächst das Sicherungselement entriegelt, wonach der Riegel mit dem Stelltrieb aus seiner Verriegelungslage in seine Freigabelage verlagert wird und die Aufnahmen bzw. das Werkzeug freigibt.In an alternative embodiment variant of the bolt could be displaced by spring force into its locking position, wherein a release of the bolt via a connection connecting the cylinder with the line for displacing the bolt is in its release position, to which line at least one control line to release the spring-loaded fuse element is connected. If the corresponding hydraulic line is actuated by an operator of the device in such a manner that the latch is displaced from its locking position into its release position, the securing element is first unlocked by the applied control pressure, after which the latch with the actuating drive is displaced from its locking position into its release position and the receptacles or releases the tool.
[0013] Soll ein Werkzeug bei sich in seiner Verriegelungslage befindlichem Riegel und bei einem Hydraulikausfall dennoch in möglichst einfacher und unkomplizierter Weise vom Schnellwechsler abgenommen werden können, empfiehlt es sich, wenn das im Riegel angeordnete federbelastete Sicherungselement in Verriegelungslage des Riegels in eine im Schnellwechslerrahmen, vorzugsweise im Bereich der Führung vorgesehene, Durchbrechung vorragt, die an der anderen Seite vorzugsweise mit einem lösbaren Verschluss ausgestattet ist. Wird der lösbare Verschluss abgenommen, kann das Sicherungselement gegen die Kraft der Feder aus seiner Sicherungsstellung in seine Freigabestellung verschoben werden, wonach der Riegel gegebenenfalls nach einem ebenfalls manuellen Freigeben des Rückschlagventils, in seine Freigabestellung geschoben werden kann und ein angekuppeltes Werkzeug somit freigegeben ist.If a tool in his locking position befindlichem bolt and a hydraulic failure can still be removed in a simple and straightforward way from the quick coupler, it is recommended that the arranged in the bolt spring-loaded locking element in the locking position of the bolt in a quick coupler frame, preferably provided in the region of the guide, opening protrudes, which is preferably equipped on the other side with a releasable closure. If the releasable closure removed, the fuse element can be moved against the force of the spring from its securing position to its release position, after which the bolt can optionally be pushed after its also manually releasing the check valve in its release position and a coupled tool is thus released.
[0014] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt. Es zeigen [0015] Fig. 1 ein Schaltschema für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, [0016] Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in teilgeschnittenem Querschnitt mit demIn the drawing, the invention is illustrated schematically using an exemplary embodiment. 1 shows a circuit diagram for a device according to the invention, FIG. 2 shows a device according to the invention in a partially sectioned cross-section with the device of the invention. [0015] FIG
Riegel in Klemmstellung, [0017] Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 2 im Schnitt nach der Linie lll-lll, [0018] Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 2 mit dem Riegel in Freigabestellung und [0019] Fig. 5 die Vorrichtung aus Fig. 4 im Schnitt nach der Linie V-V.Lock in clamping position, Fig. 3 shows the device of Figure 2 in section along the line III-III, Figure 4 shows the device of Figure 2 with the latch in the release position and Figure 5 the Device of Fig. 4 in section along the line VV.
[0020] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum auswechselbaren Aufnehmen von Werkzeugen mit einem nicht näher dargestellten Werkzeugmanipulator, insbesondere einem Baggerausleger, oder mit einem Fahrzeug umfasst einen manipulatorseitigen Schnellwechsler 1 zum Greifen zweier dem Werkzeug zugeordneter und mit Abstand zueinander angeordneter Haltebolzen 2, wobei der Schnellwechsler Aufnahmen 3 für die Haltebolzen 2 und einen Stelltrieb 4 umfasst, mit dem ein in einer dem Schnellwechselrahmen 5 zugehörigen Führung 6 linear verschiebbar geführter Riegel 7 zwischen einer Freigabe und einer Verriegelungslage verlagerbar ist. Dem Stelltrieb 4 gehört im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zylinder 8 und ein Kolben 9 zu. Der Riegel 7 hintergreift in seiner Verriegelungslage (Fig. 2 u. 3) einen Haltebolzen 2 und sichert somit das jeweilige Werkzeug in den Aufnahmen 3.A device according to the invention for interchangeable picking up tools with a tool manipulator, not shown, in particular an excavator boom, or with a vehicle comprises a manipulator-side quick coupler 1 for gripping two tool associated and spaced apart retaining bolts 2, wherein the quick coupler recordings. 3 for the retaining bolt 2 and an actuator 4 includes, with a in a quick change frame 5 associated guide 6 linearly displaceably guided latch 7 between a release and a locking position is displaced. The actuator 4 is in the illustrated embodiment, a cylinder 8 and a piston 9 to. In its locking position (FIGS. 2 and 3), the latch 7 engages behind a retaining bolt 2 and thus secures the respective tool in the receptacles 3.
[0021] Der Zylinder 8 des Stelltriebes 4 ist zumindest größtenteils im Riegel 7 angeordnet, wobei der in den Zylinder 8 eingesetzte Kolben 9 über eine Kolbenstange 10 andernends am 3/8The cylinder 8 of the actuator 4 is at least largely arranged in the bolt 7, wherein the piston inserted into the cylinder 8 9 via a piston rod 10 at the other end on 3/8
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Effective date: 20141205 |